JP2008096632A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】潜像を形成する感光体101と、感光体101を帯電させる帯電装置104と、感光体101にトナーを現像する現像装置06とを備える画像形成装置100において、感光体101又は帯電部材104の回転周期を計測する回転周期計測手段を設けて、この回転周期計測手段からの信号によって帯電装置113に印加する直流電圧又は現像バイアスを制御する。
【選択図】 図7
Description
しかしながら、接触帯電方式は、帯電の均一性に関しては、その接触部で形成する電界が回転動作で不安定になるため、コロナ放電方式との比較において劣っている。そこで、帯電の均一性を改善するために、帯電部材に印加する直流電圧に、この直流電圧印加時における帯電開始電圧の2倍以上の交流電圧を持つ交流電圧を重畳させる方法が知られている(特許文献2参照)。
また、接触帯電方式では、帯電部材と感光体との間に異物を巻き込み、帯電部材が汚染されて帯電不良が発生したり、感光体にローラが直接触れているために、長期保存した場合に感光体が汚染され、そのために横スジ等の画像不良を生じたりするような不具合がある。
これに対して、接触帯電による帯電部材の汚れという不具合等を改善するために、帯電部材を感光体表面に対して一定のギャップを設け近接配置させる方法が知られている(特許文献3参照)。もっとも、このような非接触帯電方式においても、ギャップ変動による帯電電位のばらつき、放電の安定性などの問題を考慮すると、直流電圧に交流電圧を重畳させる電圧印加方式が望ましい。
これに対して、帯電プロセスにおいて印加電圧の制御を行う従来技術が知られている(特許文献4参照)。このような従来技術は、感光体の表面電位を制御するために、帯電部材の放電電流と感光体流入電流とを検知し、印加電圧をフィードバック制御する、というものである。しかしながら、検知した信号から所定の電圧を選択し一定の電圧を印加する制御を行っている。このため回転動作による感光体と帯電ローラが形成するニップ(帯電領域)は不安定になることで周方向の回転周期に帯電ムラが発生し、横スジがムラとなる画像ムラとなる異常画像に対してはその効果はなかった。
本発明の画像形成装置は、潜像を形成する像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、像担持体にトナーを現像する現像装置とを備える画像形成装置において、像担持体又は帯電部材の回転周期を計測する回転周期計測手段を設けて、この回転周期計測手段からの信号によって現像バイアスを制御することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、像担持体への帯電電位を検知する帯電検知手段を有し、回転周期検知手段及び/又は帯電検知手段からの信号により、記録時に回転周期検知手段からの信号に同期させて帯電手段へ印加する直流電圧又は/及び現像バイアスを可変することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、像担持体を帯電させる帯電部材は像担持体に対し非接触としていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、像担持体と帯電手段の回転周期の比は整数倍とすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、帯電電位検知手段は帯電手段、像担持体、転写手段から流れる電流を少なくとも一つ検知することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、帯電電位検知手段は非記録時に像担持体上に所定のトナー像を形成させ、その画像濃度を測定することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、印加電圧を選択する測定モードを有し、非記録時に動作することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、像担持体と帯電手段が一体に構成されたカートリッジを有することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記像担持体に複数色分の静電潜像を形成し、複数色分の静電潜像を複数色で現像して記録材に転写し、記録材にカラー画像を形成することを特徴とする。
画像形成装置100は、図示しない本体筐体内に電子写真プロセス部を有している。この電子写真プロセス部は、図1中の時計方向に回転駆動される像担持体としての感光体101の周囲に、ローラ状の帯電部材104、露光装置105、現像装置106、転写装置107、クリーニング部108、除電装置109、及び帯電ローラ104の回転を検知する光センサ102と感光体101の表面の帯電電位を測定する帯電検知装置103が配列されて構成されている。
画像形成装置100は、更に、帯電部材104に電圧を印加する電源回路部111とこの電源回路部111を制御する手段としての制御装置112と有する。電源回路部111は、高圧電源をソースとする電圧を帯電部材104に印加し、制御装置112は、電源回路部111が帯電部材104に印加する電圧を制御する。これらの帯電部材104、電源回路部111、及び制御装置112は、帯電装置113を構成する。
画像形成装置100は、図示しない複数枚の記録材としての記録紙を収納する給紙カセットを備えており、給紙カセット内の記録紙は、給紙ローラにより給送されて分離機構により1枚ずつ分離され、レジストローラ対でタイミング調整された後、転写装置107と感光体101との間に送り出される。
このような画像形成済み記録紙の排紙動作と同時に、画像形成装置100は、転写装置107でトナー画像を記録紙に転写した後の感光体101を更に回転させる。その過程で、ブレード構成のクリーニング部108で感光体101の表面に残留するトナーを掻き落として除去した後、感光体101を除電装置109で除電する。なお、クリーニング部108は、ブレードで感光体101上の残留トナーを掻き落とす構造のものに限るわけではなく、例えばファーブラシで感光体101上の残留トナーを掻き落とすものであってもよい。こうして、感光体101一回転分の電子写真プロセスが終了するので、その後は、除電後の感光体101を帯電部材104で再度帯電し、同様の処理によって後続する電子写真プロセスが実行される。
図2に示すように、帯電部材104としての帯電ローラ104は、感光体101に接触しておらず、感光体101との間にギャップをもって配置されている。このような配置構成を実現するために、本実施形態では、帯電部材104の両端部には一対のスペーサ115が設けられ、帯電ローラ104はそれらのスペーサ115を介して感光体101に当接している。本実施の形態では、一例として、コイルスプリング形態の付勢部材116が設けて感光体101に当接させる構造としている。
また、図3に帯電ローラ104の他方の端部の構成を示す。帯電ローラ104の芯がねには溝部117を設けている。それに対応する位置に非接触に光学センサー102が位置する。帯電ローラ104の回転を検知している。帯電ローラ104は硬質の材料からなるハードローラを用いている。これは、環境を変化させてもギャップが変化しないことが有利となる。ゴムローラである場合は、高湿環境の下ではギャップが狭くなり安定しない。そのため所定の電圧を印加する場合電界強度が高くなり、感光体101への劣化を促進することになる。また、トナーによる帯電ローラへの付着で汚れやすくなる。よって、帯電均一性を維持するためにも、帯電ローラ104は、ギャップの維持が確実となるハードタイプのものを用いるのがよい。
また、帯電ローラ104のトナー汚れを避けるという点では、転写効率の高い球形トナーを用いることも有効である。
帯電ローラ104の回転と同期して帯電ローラ104への印加電圧を制御するので感光体101表面の帯電電位を補正し帯電ムラを低減することができ、安定した画像を提供できる。
また、上記制御方法の帯電動作は通常の記録動作時の回転速度より遅くしたほうが帯電検知手段の応答性を考慮すると検出精度が向上するのでより帯電電位を適正に制御できる。
また、別の実施の形態として、ローラ状の帯電ローラ104を感光体101に接触させて配置する接触ローラ帯電方式においても回転による接触状態の不安定が原因となる帯電ムラを本実施形態の制御により防止することができる。
検知手段としてもこれに限定するものではなく、確実に回転周期を検知できるものであればその目的を達成できる。たとえば駆動モータ軸の回転位置がわかる駆動モータを使用すると部材の追加なく、安定した精度が得られるのでより有効である。
制御装置112は非記録動作時に一定の印加電圧を電源回路111から帯電ローラ104へ印加し、帯電動作中に光センサー102と帯電検知装置103の信号から回転と同期した帯電電位を記憶する。記憶された帯電電位の径時変化から回転周期と同期した所定の印加電圧を制御装置112にあらかじめ記憶された帯電電位と現像装置106への直流印加電圧の関係から適正値を選択し、記録動作時に帯電ローラ104の回転と同期した直流電圧を電源回路111から現像装置106へ印加する。
ここでは、あらかじめ制御装置112に記憶された帯電電位と直流印加電圧の関係から印加電圧を選択したが、帯電電位と直流印加電圧の関係を測定する測定モードを実施すると好ましい。たとえば、非記録時に少なくとも2つの異なる印加電圧を用いて帯電検知装置103の信号から回転と同期した帯電電位を制御装置112が記憶する。記憶した値から印加電圧と帯電電位の関係を近似して、その演算結果から回転に同期した所望の電圧を印加する。帯電電位が環境変化や部材の経時変化等に影響されても、この影響を補正することが可能で安定した帯電電位を得ることができる。
濃度検知手段113は転写ローラ107の回転方向下流でクリーニング部材108の間に設置されている。検知信号は制御装置112で処理される。制御装置112は非記録動作時に一定の印加電圧を電源回路111から帯電ローラ104へ印加した後、所定の画像パターンを露光手段105により潜像形成した後に現像装置106でトナー像を形成する。形成されたトナー像は転写ローラ107と感光体101で形成する転写部を転写動作せずに通過させ濃度検知手段113を通過させる。このときの感光体101上のトナー画像の濃度を検知し、その信号は制御手段112に帯電ローラ104の回転と同期させ記憶する。
記憶された検知濃度の帯電ローラの回転に同期した径時変化の信号から回転周期と同期した所定の印加電圧を制御装置112にあらかじめ記憶された画像濃度と印加電圧の関係から印加電圧の適正値を選択し、記録動作時に帯電ローラ104の回転と同期した電圧を電源回路111から帯電装置104へ印加する。
上記制御により回転動作に同期した帯電ローラ104への電圧を印加することでトナー像の安定した画像濃度を得ることができる。作成したトナー像の画像濃度を直接測定し制御するため、より濃度ムラ防止に有利となる。
制御装置112は非記録動作時に一定の印加電圧を電源回路111から帯電ローラ104へ印加し、帯電動作中に光センサー102と電流検知回路114の信号から回転と同期した電流を記憶する。記憶された回転周期と同期した電流値の径時変化から所定の印加電圧を制御装置112にあらかじめ記憶された帯電ローラ104への印加電圧と電流の関係から適正電圧を選択し、記録動作時に帯電ローラ104の回転と同期した直流電圧を電源回路111から現像装置106へ印加する。
感光体101表面の帯電電位と帯電ローラ104へ流れる電流には相関があり、所定の電流値を得るための電圧を印加することで感光体101表面の帯電を制御できる。
上記制御によりと回転動作に同期した帯電ローラ104への電圧を印加することで帯電電位のばらつきを低減でき、安定した画像濃度を得ることができる。また、電源回路を用いた電流検知を行うので帯電検知手段としての部品を追加することなく装置の小型化が可能になる。
上記実施例の、構成部材である感光体101と帯電ローラ104と現像装置106、それに感光体101に接触する部材としてクリーニング部108とが一つのユニットに支持されたプロセスカートリッジ114が設けられている。このプロセスカートリッジ114は、画像形成装置100の本体に対して着脱自在に構成することで帯電ローラ104と感光体101との間の近接ギャップを予め一定に維持することができ、プロセスカートリッジの交換時も、帯電ローラ104と感光体101との間の近接ギャップの変動を防止することができ、したがって、回転による帯電電位のばらつきが安定し制御しやすくなり、画像濃度のムラを低減できる。
また、ここでは単色の記録装置として説明したが、感光体101に複数色分の静電潜像を形成し、複数色分の静電潜像を複数色で現像して記録紙に転写し、記録紙にカラー画像を形成するカラー画像形成装置100に適用してもよい。
101 感光体
102 光センサ
103 帯電検知装置
104 帯電部材
105 露光装置
106 現像装置
107 転写装置
108 クリーニング部
109 除電装置
111 電源回路
112 制御装置
113 帯電装置
114 電流検知回路
115 スペーサ
116 付勢部材
117 溝部
Claims (10)
- 潜像を形成する像担持体と、
像担持体を帯電させる帯電装置と、
像担持体にトナーを現像する現像装置とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、像担持体又は帯電部材の回転周期を計測する回転周期計測手段を設けて、この回転周期計測手段からの信号によって帯電装置に印加する直流電圧を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 潜像を形成する像担持体と、
像担持体を帯電させる帯電装置と、
像担持体にトナーを現像する現像装置とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、像担持体又は帯電部材の回転周期を計測する回転周期計測手段を設けて、この回転周期計測手段からの信号によって現像バイアスを制御する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2に記載の画像形成装置おいて、
前記画像形成装置は、像担持体への帯電電位を検知する帯電検知手段を有し
回転周期検知手段及び/又は帯電検知手段からの信号により、記録時に回転周期検知手段からの信号に同期させて帯電手段へ印加する直流電圧又は/及び現像バイアスを可変する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置おいて、
前記画像形成装置は、像担持体を帯電させる帯電部材は像担持体に対し非接触としている
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置おいて、
前記画像形成装置は、像担持体と帯電手段の回転周期の比は整数倍とする
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3ないし5のいずれかに記載の画像形成装置おいて、
前記画像形成装置は、帯電電位検知手段は帯電手段、像担持体、転写手段から流れる電流を少なくとも一つ検知する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3ないし5のいずれかに記載の画像形成装置おいて、
前記画像形成装置は、帯電電位検知手段は非記録時に像担持体上に所定のトナー像を形成させ、その画像濃度を測定する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項3ないし7のいずれかに記載の画像形成装置おいて、
前記画像形成装置は、印加電圧を選択する測定モードを有し、非記録時に動作する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし9のいずれかに記載の画像形成装置おいて、
前記画像形成装置は、像担持体と帯電手段が一体に構成されたカートリッジを有する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし9のいずれかに記載の画像形成装置おいて、
前記像担持体に複数色分の静電潜像を形成し、複数色分の静電潜像を複数色で現像して記録材に転写し、記録材にカラー画像を形成する
ことを特徴とする画像形成装置。
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